Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Planetenradgetriebe für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, einen Lkw oder ein anderes Nutzfahrzeug, mit zumindest einem Sonnenrad und zumindest einem koaxial und verdrehbar zu diesem angeordneten Pla- netenträger, und mit einer zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenträger angeordneten Lagerhülse.

Die Erfindung betrifft auch eine Getriebekombination aus einem Differenzialge- triebe und einer zusätzlichen Planetenstufe, wobei das Differenzialget ebe und die Planetenstufe einen gemeinsamen, aus mehreren Teilplanetenträgern drehfest zusammengesetzten Planetenträger aufweist.

Getriebekombinationen setzten häufig Planetenradgetriebe ein. Planetenradgetriebe sind bspw. aus der DE 10 2009 032 286 A1 bekannt. Das dort offen- barte Planetenradgetriebe weist zwei Sonnenräder auf, von denen jedes Sonnenrad mit einem Satz Planetenräder in Eingriff steht, die von einem Planeten- radträger getragen werden. Dabei werden die Sonnenräder durch die im Betrieb beim Eingriff mit den Planetenrädern wirkenden Zahnkräfte radial zentriert. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung aus, dass die Zentrierung im lastfreien Zustand nicht oder nur unzureichend gewährleistet ist, so dass die Position der Sonnenräder sehr weit aus der radialen Mittel position geraten kann. Außerdem können im Betrieb trotz der wirkenden Zahnkräfte Ungleichgewichte an den Sonnenrädern auftreten. Zudem sind Fluchtungsfehler zwi- sehen Sonnenrad und Planetenradträger möglich. All dies führt zu einem erhöhten Verschleiß und einer erhöhten Geräuschbildung. Dies gilt umso mehr, wenn große Kräfte zwischen Planetenrädern und Sonnenrädern übertragen werden, wie insbesondere bei einem Differenzial.

Ähnliche Getriebekombinationen sind bspw. aus der DE 10 2008 027 992 A1 bekannt. Dort ist eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb offenbart. Diese Antriebsvorrichtung ist für den Quereinbau vorgesehen, bei der ein Achsdifferenzial und ein Zwischenachsdifferenzial baulich kombiniert in einem Getriebegehäuse ausgebildet sind, wobei die Differenziale als Stirnrad- Planetengetriebe ausgeführt sind, mit einem ersten Steg als Eingangselement des Zwischenachsdifferenzials, der über die Planetenräder auf das Sonnenrad als das eine Ausgangselement und über ein Außenrad auf das Achsdifferenzial als das andere Ausgangselement abtreibt, wobei das Außenrad über den Steg des Achsdifferenzials und dessen Planetenräder auf Ausgangselemente zu den Achswellen abtreibt. Diese Druckschrift propagiert, dass die beiden Differenziale getriebetechnisch so ausgeführt sind, dass sie einen gemeinsamen Steg aufweisen. Ein Stirnraddifferenzial und ein Planetengetriebe als Überlagerungsstufe werden somit kombiniert. Über die Überlagerungsstufe wird jedoch Drehmoment von einer Vorderachse auf ein Hinterachsdifferenzial des Kraftfahrzeuges abgeleitet.

Ein weiteres Planetengetriebe ist auch aus der US 4574658 bekannt, bei der jedoch ein Planetengetriebe mit einer Stirnrad-Überlagerungsstufe kombiniert wird. Ein Sonnenrad des Planetengetriebes wird über einen zusätzlichen Stirnradabschnitt durch ein vom Planetengetriebe separates Ritzel angetrieben.

Auch die Druckschriften DE 2031654 A1 und GB 1212630 A offenbaren Getriebekombinationen, in denen unterschiedliche Getriebestufen miteinander verbunden werden. Insbesondere wird u.a. eine drehsteife Verbindung offenbart, die eine Getriebestufe darstellt, mit zwei zusammenwirkenden Getriebeelementen, die jeweils ein Ringelement tragen, das eine sich axial erstreckenden zylindrischen Fortsatz aufweist und das mit dem Ringelement des anderen Getriebeelementes eine drehsteife Kopplung herstellt, wobei die Ringelemente aus Blech gefertigt sind und in ihrem zylindrischen Fortsatz axial verlaufende, zahnartige Eindrückungen aufweisen, die nach Art einer Teilverzahnung in gegenseitigem Eingriff stehen.

Dass Teile von Planetenträgern auch miteinander verschweißt werden können, ist auch aus den Druckschriften DE 103 33 880 A1 und DE 103 33 879 A1 bekannt. Ein ähnliches Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge ist auch aus der DE 10 2007 017 185 B4 bekannt, in der ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Differenzial offenbart wird, das über Ausgleichselemente auf zwei Abtriebswellen abtreibt, wobei das Abtriebsmoment an den Abtriebswellen mittels eines durch Planetenradgetriebe gebildeten, mit den Abtriebswellen mittelbar oder unmittelbar trieblich verbunden über Überlagerungsgetriebe und einer angekoppelten Antriebsmaschine veränderbar ist und wobei die Übersetzung des Überlagerungsgetriebes derart ausgelegt ist, dass bei Gleichlauf der Abtriebswellen die Antriebsmaschine still steht. Zur Verbesserung der Umverteilung in puncto Präzision und schnellerem Ansprechen bzgl. der Ab- triebsmomente bei einer baulich günstigen Konstruktion des Überlagerungsgetriebes und der Antriebsmaschine wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass dem Überlagerungsgetriebe zumindest ein mit dem Differenzial zusammenwirkendes Moment reduzierendes Umlaufgetriebe vorgeschaltet ist. Die Erfindung betrifft letztlich die Positionierung von Sonnenrädern / Sonnen in einem Leichtbaudifferenzial mittels eines axialen Gleitlagers und einer radialen Führungshülse.

Die momentan favorisierte Konstruktion eines Leichtbaudifferenzials ist so ge- staltet, dass die Hauptlagerung eine sog. O-Anordung aufweist. Das heißt, dass das Differenzialgehäuse an Außenringen eines Lagers, wie eines Wälzlagers fixiert ist, wobei die Sonnenräder über separate Stützhülsen, welche auch als Lagerhülsen bezeichnet werden können, axial geführt sind. Dies ist sicherlich kein Nachteil, sondern stellt aus heutiger Sicht ein Optimum dar.

Allerdings haben einige Kraftfahrzeughersteller den Bedarf, klassische X- Anordnungen zu verwenden. Zwar treten dann Reibungsnachteile auf und es sind Steifigkeitsverluste zu beklagen, weswegen es die Aufgabe der Erfindung ist, hier Abhilfe zu bieten und eine weniger reibungsbehaftete und steifere Lösung zur Verfügung zu stellen. Die Nachteile aus dem Stand der Technik sollen vermieden werden und eine kostengünstigere, langlebigere und / oder einfacher zu montierende Lösung zur Verfügung gestellt werden.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Planetenradgetriebe dadurch gelöst, dass die Lagerhülse eine Schulter des Sonnenrades umgreift. Unter einem Umgreifen wird dabei verstanden, dass das umgreifende Element außerhalb, insbesondere radial außerhalb des anderen Elementes verbleibt, aber um eine umlaufende Kante umgreift oder sogar hintergreift.

Es wird somit eine alternative Konstruktion mit entsprechender Abstützung ei- nes Sonnenrades geschaffen. Die Lagerpositionen können, um eine maximale Stützbreite zu erzielen, axial möglichst weit voneinander beabstandet sein. Dadurch wird die axiale Positionierung der Sonnenräder bei der vorgestellten Lösung aber möglich und die sonst auftretenden Probleme werden vermieden. Es wird also eine axiale Anlaufgeometrie gestaltet, die keinen oder nur einen geringen Gewichtszusatz nach sich zieht. Ferner wird bei entsprechender Ausgestaltung auch eine radiale Vorzentrierung möglich, so dass Seitenwellen bzw. Abtriebswellen ohne Probleme während der Montage eingeführt werden können.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen diesbezüglich beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert. So ist es von Vorteil, wenn die Lagerhülse eine in Längsrichtung der Lagerhülse ausgerichtete Radiallagerfläche aufweist, die zum beispielsweise gleitenden in Kontakt gelangen mit einer an die Schulter grenzenden Umfangsfläche des Sonnenrades ausgelegt ist oder mit dieser in Kontakt steht und radial weiter außen als eine etwa quer zur Längsrichtung der Lagerhülse bei etwa parallel zu einer Transversalebene verlaufender Axiallagerfläche der Lagerhülse angeordnet ist, wobei die Axiallagerfläche zum beispielsweise gleitenden in Kontakt gelangen mit einer an die Schulter grenzenden Axiallagerfläche des Sonnenrades ausgelegt ist. Die Axiallagerfläche der Lagerhülse kann auch direkt mit einer Axiallagerfläche des Sonnenrades in Kontakt stehen. Statt der beiden genannten direkten Kontaktierungen ist auch das Zwischenschalten eines separaten Gleitelementes oder einer separaten Wälzlagerung möglich. Auch die Kombination einer Gleitlager- und Wälzlageranordnung ist möglich. Wird entsprechend gelagert, so wird ein Verkippen des Sonnenrades wirkungsvoll aus- geschlossen. Dabei kann auf kostengünstige Mittel zurückgegriffen werden.

Auch ist es von Vorteil, wenn die Radiallagerfläche der Lagerhülse von einer Innenseite eines umlaufenden Falzes ausgebildet / ausgeformt ist. Spanlose Herstellprozesse lassen sich dann einsetzen und genau in diesem Bereich, wo eine Verstärkung benötigt wird, wird eine Materialdoppelung erreicht. Es sind auch Doppelfalzausbildung oder sonstige Mehrfachfalzausbildungen möglich.

Ein weitergehendes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallagerfläche des Sonnenrades als z.B. plane Stirnfläche oder quer / orthogonal zur Axialrichtung ausgerichtete Endfläche ausgebildet ist.

Wenn sich der Falz in Axialrichtung erstreckt, nämlich in Axialrichtung des Planetengetriebes, so ist die Radiallagerfläche der Lagerhülse einfach herstellbar und die Lagerhülse problemlos in den Planetenträger, der auch als Differenzi- alkorb bezeichnet werden kann, einbringbar.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülse eine Innenumfangsfläche aufweist, die zum bspw. gleitenden in Kontakt gelangen mit einer in das Sonnenrad zum Drehmomentübertragen eingesetzten oder einsetzbaren Seitenwelle / Abtriebswelle vorbereitet ist oder mit ihr in Kontakt steht oder ein Wälzlager dort zwischengeschaltet ist. Diese einzelnen Varianten können auch miteinander kombiniert werden. Auf diese Weise kann ein radiales Vorzentrieren für das Sonnenrad bewirkt werden, die dabei unterstützt, wenn die Seitenwellen bei der Montage problemlos eingeführt werden sollen.

Wenn der Planetenträger über zwei vorzugsweise als Wälzlager ausgebildete Hauptlager in einem Gehäuse, wie einem kraftfahrzeugfesten Getriebegehäuse, drehbar gelagert ist, so kann ein effizientes Funktionieren der Einzelbauteile sichergestellt werden.

Damit herkömmliche Verbauarten und besondere Kundenwünsche möglich bzw. erfüllbar bleiben, ist es von Vorteil, wenn die zwei Hauptlager in einer X- Anordung verbaut sind.

Um die Kosten niedrig zu halten und gleichzeitig eine hohe Belastbarkeit unter Gewährung einer langen Lebensdauer zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn die Lagerhülse als ein Blechbauteil, insbesondere ein kalt umgeformtes / tiefgezogenes Stahllegierungsbauteil ausgebildet ist. Hier bieten sich insbesondere kohlenstoffarme Stähle an.

Hier ist es auch von besonderem Vorteil, wenn die Lagerhülse gehärtet, insbe- sondere einsatzgehärtet ist, da dadurch die Belastbarkeit erhöht wird.

Es ist auch möglich, dass die Radiallagerfläche und / oder die Axiallagerfläche der Lagerhülse axial von einem vorzugsweise zum Festlegen der Lagerhülse an einem Planetenträger ausgelegten Lagerhülsenkontaktbereich des Plane- tenträgers axial beabstandet ist.

Selbst große Abstände zwischen einer (End-)Stirnfläche eines Sonnenrades und einem Lagerungsbereich einer Lagerhülse, können dann problemlos über- brückt werden.

Das Gleichteilkonzept, das oftmals gewünscht ist, kann auch hier umgesetzt werden, wenn zwei Sonnenräder von je einer Lagerhülse ortsbestimmt, aber rotierbar gelagert sind und die beiden Lagerhülsen vorzugsweise zueinander identisch sind.

Der Anwendungsbereich lässt sich erweitern, wenn das Planetengetriebe als (spezielles) Leichtbaustirnraddifferenzial ausgebildet ist.

Mit anderen Worten wird eine Lagerhülse verwendet, die innen in einen Lagersitz des Gehäuses eingepresst ist und somit als radiales und axiales Gleitlager dient. Die radiale Positionierung des Sonnenrades mittels der Lagerhülse / Hülse erfolgt (axial) neben dem eigentlichen Presssitz der Lagerhülse im Ge- häuse, ist also axial vom Presssitz beabstandet. Es handelt sich lediglich um eine radiale Vorzentrierung für das Sonnenrad, welche dabei unterstützt, dass die Seitenwellen bei der Montage ohne Probleme eingeführt werden können. Die radiale Lagerung der Seitenwellen erfolgt direkt über die gehärtete Lagerhülse im Bereich des Hauptlagersitzes.

Ein besonderer Anwendungsfall ist dann vorliegend, wenn ein Ausgleichsgetriebe mit einer Hauptlagerung in X-Anordnung verwendet ist.

Ein weiterer spezieller Anwendungsfall liegt dann vor, wenn ein Stirnradgetrie- be eingesetzt ist, dessen Sonnenräder (vorzugsweise) direkt nebeneinander angeordnet sind bzw. unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer (Gleit- /Wälz-) Ringe, und deren Ausgleichsverzahnung vorzugsweise über zwei Verzahnungsebenen verfügen, d.h. dass der Verzahnungskontakt zwischen den Planetenrädern / Ausgleichsrädern radial über dem umfangskleineren Sonnen- rad angeordnet ist.

Man könnte auch sagen, dass die Erfindung eine axiale und radiale Abstützung der Sonnen / der Sonnenräder in einem Ausgleichsgetriebe mit Stirnverzah- nung und einer Hauptlagerung in X-Anordung betrifft. Dabei liegt zwischen der Lagerhülse und dem Planetenträger ein Pressverband vor. Die Lagerhülse ist als tiefgezogene Hülse ausgebildet. Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in der zwei unterschiedliche Ausführungsformen näher beschrieben werden. Es zeigen: einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetenradgetriebes, eine Vergrößerung des Bereiches II aus Fig. 1 im Bereich einer ein erstes Sonnenrad zu einer ersten Planetenträgerhälfte lagernden Lagerhülse, die Lagerhülse in längsgeschnittener Darstellung,

Fig. 4 die Lagerhülse, wie sie in den Fig. 1 , 2 und 3 enthalten bzw. dargestellt ist, in perspektivischer vergrößerter Darstellung, und

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform in einer zur Fig. 1 vergleichbaren

Darstellungsweise.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden. Sie sind also durcheinander ersetzbar.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetenradgetriebes 1 dargestellt. Dieses Planetenradgetriebe 1 kann auch als Planetengetriebe bezeichnet werden, genauso wie es auch als Umlaufrädergetriebe bezeichnet werden kann. Das Planetenradgetriebe 1 ist zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, wie einem Pkw, einem Lkw oder einem anderen Nutzfahrzeug vorgesehen und dimensioniert. Es weist ein erstes Sonnenrad 2 und ein zweites Sonnenrad 3 auf. Die beiden Sonnenräder sind drehbar und konzentrisch in einem Planetenträger 4, der auch als Differenzialkorb bezeichnet werden kann, gelagert.

Der Planetenträger 4 ist aus einer ersten Planetenträgerhälfte 5 und einer zweiten Planetenträgerhälfte 6 aufgebaut. An seinem radial äußeren Ende ist ein Stirnrad 7 drehfest angebracht. Das Stirnrad 7 weist eine Außenverzah- nung 8 auf. Die Außenverzahnung 8 kann als Geradverzahnung oder Schrägverzahnung ausgestaltet sein. Auch eine Schneckenverzahnung ist möglich.

Es sind zwei Sätze an Planetenrädern 9 über Bolzen 10, welche in Hülsen 1 1 verlaufen, gelagert. Dabei greifen die Planetenräder 9 eines ersten Planeten- radsatzes in das erste Sonnenrad 2 ein, wohingegen die Planetenräder 9 des zweiten Planetenradsatzes in die Außenverzahnung des zweiten Sonnenrades 3 eingreifen. Die Planetenräder des einen Planetenradsatzes kämmen mit den Planetenrädern des zweiten Planetenradsatzes. Üblicherweise werden zwei, drei oder mehr, bspw. vier, fünf, sechs, sieben oder acht Planetenräder 9 in einem Planetenradsatz verwendet.

Eine Lagerhülse 12 ist in einem Lagersitzbereich 13 des Planetenträgers 4 eingepresst. Radial außerhalb des Lagersitzbereichs 13 ist ein hier nicht dargestelltes Hauptlager, nämlich ein Wälzlager angeordnet. Dieses Wälzlager ist zusammen mit einem weiteren, auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Sonnenrades 3 an der zweiten Planetenträgerhälfte 6 eingesetzten weiteren Hauptlagers in einer X-Anordung verbaut. Natürlich ist auch eine O-Anordung möglich. Die Lagerhülse 12 weist eine Radiallagerfläche 14 und eine Axiallagerfläche 15 auf. Die Radiallagerfläche 14 der Lagerhülse 12 steht in gleitendem Kontakt mit einer Radiallagerfläche 16 des ersten Sonnenrades 2. Die Axiallagerfläche 15 der Lagerhülse 12 steht in gleitendem Kontakt mit einer Axiallagerfläche 17 des ersten Sonnenrades 2.

Die Lagerhülse 12 umgreift mit ihrer Radiallagerfläche 14 und der Axiallagerfläche 15 eine Schulter 18 des ersten Sonnenrades 2. Die Schulter 18 ist an einem ersten axialen Ende 19 des ersten Sonnenrades 2 vorhanden. Die an die Schulter 18 grenzende Axiallagerfläche 17 des ersten Sonnenrades 2 ist somit eine axiale Stirnfläche 20. Die Schulter 18 ist somit an einem ersten axialen Ende des ersten Sonnenrades 2 vorhanden. Aber es ist auch möglich, dass sich ein axialer Verlängerungsschaft weiter vom zweiten axialen Ende des ers- ten Sonnenrades 2 weg zu einem Ende des Planetenträgers 14 erstreckt. Das zweite axiale Ende des ersten Sonnenrades 2 ist mit dem Bezugszeichen 21 versehen.

Radial außerhalb der Schulter 18 weist die Lagerhülse 12 einen Falz 22 auf. Auf einer Innenumfangsfläche 23 des Falzes 22 ist die Radiallagerfläche 14 der Lagerhülse 12 definiert. Das Zusammenwirken der einzelnen Lagerflächen 14 und 15 der Lagerhülse 12 mit den Lagerflächen 16, 17 des ersten Sonnenrades 2 ist auch gut in Fig. 2 zu erkennen. Dort ist auch zu erkennen, dass die tiefgezogene Lagerhülse 12 einen Axialanlagebereich 24 aufweist. Dieser Axi- alanlagebereich 24 liegt an einer in Radialrichtung ausgerichteten Stützfläche 25 des Planetenträgers 4 an. In einem Lagerhülsenkontaktbereich 26 des Planetenträgers 4 liegt ein zylindrischer Schaft der Lagerhülse 12 an. Dort herrscht ein Pressverband. Die auch in den Fig. 3 und 4 größer dargestellte Lagerhülse 12 ist ein kalt umgeformtes, spanlos hergestelltes Bauteil aus me- tallischem Werkstoff, insbesondere einer Stahllegierung. Selbstverständlich kann auch eine Leichtmetalllegierung, wie eine Aluminiumlegierung eingesetzt sein.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planeten- getriebes, auch in Form eines Leichtbaustirnraddifferenzials 27 dargestellt. Die in diesem zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzte erfindungsgemäße Lagerhülse 12 weist jedoch keinen Falz auf, sondern nur eine zweifache 90° oder nahezu 90° Umkantung, um die Schulter 18 zu umgreifen. Auf einen Axialanla- gebereich 24, wie im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, wird verzichtet. Allerdings ist eine Zusatzscheibe 28 so eingesetzt, dass sie einen Axialanschlag der Lagerhülse 12 relativ zum Planetenträger 4 nach sich zieht. Es sei noch erwähnt, dass der Bolzen 10 als Hohlbolzen ausgestaltet ist und Schmiermittelleitkanäle und / oder Schmiermittelleitöffnungen aufweist. Ein Verlängerungsbereich 29 der Lagerhülse 12 ist kraft-, stoff- und / oder formschlüssig vom Lagerhülsenkontaktbereich 26 des Planetenträgers 5 festgelegt.

Bezugszeichenliste

1 Planetengetriebe

2 erstes Sonnenrad

3 zweites Sonnenrad

4 Planetenträger

5 erste Planetenträgerhälfte

6 zweite Planetenträgerhälfte

7 Stirnrad

8 Außenverzahnung

9 Planetenrad

10 Bolzen

1 1 Hülse

12 Lagerhülse

13 Lagersitzbereich

14 Radiallagerfläche der Lagerhülse

15 Axiallagerfläche der Lagerhülse

16 Radiallagerfläche des ersten Sonnenrades

17 Axiallagerfläche des ersten Sonnenrades

18 Schulter

19 erstes axiales Ende des ersten Sonnenrades

20 Stirnfläche des ersten Sonnenrades

21 zweites axiales Ende des ersten Sonnenrades

22 Falz

23 Innenumfangsfläche des Falzes

24 Axialanlagebereich der Lagerhülse

25 Stützfläche des Planetenträgers Lagerhülsenkontaktbereich des Planetenträgers Leichtbaustirnraddifferenzial

Zusatzscheibe

Verlängerungsbereich